15-5PH型不銹鋼熱浸鍍鋁工藝

熱浸鍍鋁是將鋼材浸入熔融的鋁液中進行Fe、Al原子相互擴散，從而在鋼材基體表面形成以Al-Fe合金為過渡層，以Al及少量針狀FeAl3為外表層的表面處理技術。Al-Fe合金層主要由Fe2Al5相組成，其次為少量FeAl相。熱浸鍍鋼材在不改變基體力學性能的基礎上，大大提高了材料的耐候性、耐蝕性及抗高溫氧化性等特點，且成本約為不銹鋼的1/4，能為企業增加巨大的經濟效益，故近年來已廣泛應用于石油、化工、航海、交通等諸多領域。本文以PH型不銹鋼為基材進行熱浸鍍試驗，并對浸鍍層進行顯微組織分析及影響因素研究，為探尋合適的浸鍍工藝、改善其表面性能做研究。

試樣選用PH型鋼板，其化學成分為(質量分數，%)：C≤0.07，Si≤1.00，Mn≤1.00，P≤0.04，S≤0.03，余為Fe。尺寸為60.0mm×20.0mm×3.0mm。鋁液材料為工業純鋁，坩堝型電阻爐加熱，可控硅溫度控制器控制爐溫。熔鋁堝為鋼質坩堝。

浸鍍鋁層之前，試樣要經過預處理：除油除銹和助鍍處理。將鋁液加熱至720～750℃，同時加入適量覆蓋劑防止鋁液面被氧化，保溫1～2h，將助鍍后的試樣預熱到約250℃，然后浸入鋁液中，浸鍍一定時間取出。將浸鍍后的試樣放入鹽酸、硝酸、磷酸和氫氟酸的混合液中進行后處理，以除去粘附在表面的熔劑和污染物等。

在一定浸鍍溫度和浸鍍時間范圍內，浸鍍層厚度會隨浸鍍溫度的升高和浸鍍時間的延長而增厚，但超過這個范圍，浸鍍層不會再有大的變化。對15-5PH型不銹鋼試樣而言，最佳浸鍍溫度為740℃，最佳浸鍍時間為4min。為防止鋁液表面被氧化，一種方法是加入由AlF3、NaF、KCl、NaCl組成的混合熔劑，其中氟化物約30%;另一種方法是向鋁液中加入Si、Ga、Re等微量元素，增強鋁液自身的抗氧化能力，也能得到表面光亮、潔凈、均勻的鍍層。拋光處理一方面改善鍍件外觀質量，另一方面對鍍件表面起鈍化作用，故在熱浸鍍中采取準確的拋光工藝也至關重要。